Ультразвуковой интерферометр

 

ОП ИСАЙ

ИЗОБРЕТЕН 1 11 649999

Сава Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.01.76 (21) 2308345/18-10 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень № 8 (45) Дата опубликования описания 28.02.79 (51) М. Кл.

G 01N 29/00

Государствекимй комитат

СССР (53) УДК 534.232 (088.8) ла делам иаабретеиий и открмтий (72) Автор изобретени,я

B. А, Сукацкас (71) Заявитель

Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (54) УДЬТРАЗВУКОВОй ИНТЕРФЕРОМЕТР

Изобретение относится к области ультразвуковых измерений и может быть использовано в различных отраслях промышленности при определении физико-химических GBoHcTB и состава вещества по скорости распространения в нем ультразвука.

Известен ультразвуковой интерферометр, содержащий электроакустичесиий тракт пе,ременной длины, генератор высокочастотного напряжения, камеру с пьезопреобразователем, усилитель, детектор, счетчик количества полуволн, соединенный с электроакустическим трактом, блок меток перемещения, через механический селектор соединенный со счетчиком с индикацией (1).

Интерферометр обеспечивает результат измерения непосредственно в цифровой форме.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является известный ультразвуковой интерферометр, содержащий высокочастотный генератор, измерительную камеру с излучающим электроакустическим преобразователем, подключенным к выходу генератора, и приемным электроакустичестаим преобразователем, закрепленным на.подвижном держателе, усилитель-формирователь, подключенный к выходу приемного электроакустического преобразователя, счетчик полуволн, подключенный к выходу усилителяформирователя, блок меток перемещения, кинематически связанный с подвижным держателем, основной селектор, состоящий из последовательно соединенных триггера ,и ключа, причем ключ подключен к блоку меток перемещения, первый из входов триггера подключен к выходу усилителя-формирователя, а второй вход в к выходу счетчика полуволн, дополнительный селектор, включающий триггер и первый ключ, счетчик с индикацией, подключенный через первый ключ дополнительного селектора к выходу высокочастотного генератора, при этом один из входов триггера дополнительного селектора подключен к выходу счетчика полуволн (2).

Недостаток известных интерферометров заключается в значительной погрешности

20 измерений, возникающей из-за зависимости показаний от частоты генератора.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что

25 в интерферометр введены последовательно соединенные между ключом основного селектора и вторым входом триггера дополнительного селектора переключатель режима сложения и вычитания и реверсивный

30 счетчик, а также генератор стабильной ча649999

3 стоты, пр и этом дополнительный селектор снабжен вторым ключом, управляющий вход которого соединен с выходом триггеgapa и управляющим входом псрвого ключа дополнительного селектора, а также с управляющим входом переключателя режима сложения и вычитания, а генератор стабильной частоты через второй ключ дополнительного селектора соединен с вторым входом переключателя режима сложения и вычитания.

На чертеже показана структурная схема предлагаемого интерферометра.

Генeiparop 1 высокочастотного напряжения подключен к пьезоизлучателю 2, встроенному в камере 3. Пьезоприемник 4, вмонтированный в подвижной держатель 5, подключен к входу усилителя-формирователя 6. Подвижной держатель 5 связан с блоком 7 меток перемещения. Выход усилителя-формирователя б соединсн с входом счетчика 8 полуволн, а также с входом триггера 9 основного селектора, составленного из триггера 9 и ключа 10; к второму входу триггера 9 подключен выход счетчика 8 полуволн. Ключ 10 основного селекто ра подключен между блоком 7 меток перемещения и переключателем 11 режима сложения и вычитания, соединенного с входом реверсивного счетчика 12. Выход счетчика 8 полуволн соединен с входом триггсра 13 дополнительного селектора, составленного из триггера 13 и двух ключей 14 и

15. К второму входу триггера 13 подключен выход реверсивного счетчика 12. Ключ

14 дополнительного селектора подключен между генератором 16 стабильной частоты и входом переключателя 11 режима сложения и вычитания. Ключ 15 подключен между выходом генератора 1 и входом счетчика 17 с индикацией.

Интерферометр работает следующим образом. Генератор 1 вырабатывает электрические колебания, поступающие на электроды пьезоизлучателя 2. Пьезоизлучатель излучает ультразвуковые волны, распространяющиеся в исследуемом веществе в камере 3, частично отражающиеся от пьезоп риемника 4, частично преобразуемые им в электр ические колебания, усиливаемые усилителем 6. С началом измерения посредством подвижного держателя 5 начинают изменение расстояния между пьезопреобразователями 2 и 4. Когда в исследуемой среде между пьезоизлучателем 2 и пьезоприемником 4 располагается целое число полуволн, образуются стоячие ультразвуковые волны, и модуль напряжения на пьезопр иемнике 4 резко возрастает. Это возрастание напряжения (резонансный пик) после у.силения и детекции формируется в усилителе-формирователе 6 в электрический импульс, поступающий на входы счетчика

8 полуволн и триггера 9 основного селектора. Триггер 9 перебрасывается и при

1О

15 0

4 включении ключа 10 разрешает поступление мсгок перемещения, вырабатываемых блоком 7, на вход реверсивного счетчика

12, работающего в режиме сложения.

С изменением .расстояния между пьезоизлучателем 2 и пьезоприемником 4 на каждую полуволну ультразвука повторяется режим стоячих волн и усилитель-формирователь б выдает очередной импульс.

После перемещения пьезоприемника 4 на заданное количество полуволн ультразвука, определяемое емкостью счетчика 8, счетчик 8 заполняется, своим выходным импульсом возвращает триггер 9 в исходное состояние и перебрасывает триггер 13 дополнительного селектора. Тр иггер 13 включает режим вычитания реверсивного счетчика 12 посредством блока 11 и замыкает ключи 14 и 15. Импульсы генератора

16 колебаний стабильной частоты через ключ 14 поступают на вход реверсивного счетчика 12 и вычитаются из суммы меток перемещения, набранной во время перемещения пьезоприемн ика 4 на заданное количество полуволн. Одновременно периоды напряжения генератора 1 через ключ 15 подсчитываются счетчиком с индикацией

17. Процесс протекает до тех пор, пока сумма импульсов, набранных счетчиком 12, нс уменьшится до нуля. В этот момент времени реверсивный счетчик 12 выдает импульс, который возвращает триггер 13 в исходное состоянис и тем самым размыкает клкгчи 14 и 15. Время, в течение которого периоды генератора 1 подсчитываются че,рез замкнутый кл|оч 15 счетчиком 17, прямо пропорционально количеству меток перемещения, соответствующему перемещению пьезоприемника 4 на заданное количество полуволн. Показания счетчика 17 пропорциональны произведению количества меток перемещения и частоты ультразвука. С другой стороны, количество меток перемещения, соответствующее заданному количеству полуволн, обратно пропорционально частоте ультразвука. Таким образом, показания счетчика 17 не зависят от расспройки,генератора 1 относительно заданной частоты и зависят только от измеряемой скорости.

Благодаря этому можно пр именять простые и дешевые генераторы, не отличающиеся долговременной стабильностью частоты, в качестве генератора 1. Таким образом, положительный эффект предлагаемого интерферометра заключается в упрощении и удешевлении генератора и проявляется тем сильнее, чем на большее число частот рассчитан интерферометр (так как независимо от количества частот интерферометра, переключаемых, например, посредством фиксированной настройки генератора 1 или применением ряда гене раторов, в интерферометре имеется только один стабильный генератор 16). Кроме того,при

649999 переходе на другую рабочую частоту не требуется проверка и подстройка генератора 1, чем исключается ручной труд оператора.

Ф,ормула изобретения

Ультразвуковой интерферометр, содержащий высокочастотный генератор, измерительную камеру с излучающим электроакустическим преобразователем, подключенным к выходу генератора, и приемным влектроакустическим преобразователем, закрепленным на подвижном держателе, усилитель-формирователь, подключенный к выходу приемного электроакустического преобразователя, счетчик полуволн, подключенный к выходу усилителя-формирователя, блок меток перемещения, кинематически связанный с подвижным держате- 20 лем, основной селектор, состоящий из последовательно соединенных триггера и ключа, причем ключ подключен к блоку меток перемещения, один из входов триггера подключен к выходу усилителя-формировате- 25 ля, а второй вход — к,выходу счетчика полуволн, дополнительный селектор, включающий триггер и первый ключ, счетчик с индикацией, подключенный через первый ключ дополнительного селектора к выходу высокочастотного генератора, при этом один из входов триггера дополнительного селектора подключен к выходу счетчика полуволн, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены последовательно соединенные между ключом основного селектора и вторым входом триггера дополнительного селектора переключатель режима сложения и вычитания и реверсивный счетчик, а также генератор стабильной частоты, при этом дополнительный селектор снабжен вторым ключом, управляющий вход которого соединен с выходом триггера и управляющим входом первого ключа дополнительного селектора, а также с управляющим входом переключателя режима сложения и вычитания, а генератор стабильной частоты через второй ключ дополнительного селектора соединен с вторым входом переключателя режима сложения и вычитания. ,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Вопросы методики ультразвуковой интерферометрии. Изд. «МИНТИС», Вильнюс, 1967, с. 61.

2. Авторское свидетельство СССР № 509822, кл. G 01N 29/00, 1974.